BAB II DASAR TEORI Bab ini berisi dasar teori tentang audio streaming, server shoutcast, server icecast, dan quality of service (QoS) untuk aplikasi audio streaming. 2.1. Audio Streaming Audio streaming adalah suatu teknologi yang dapat memainkan file audio secara langsung (live) atau dengan prerecord dari sebuah mesin server (web server). File audio yang teletak pada sebuah server dapat secara langsung dijalankan pada komputer client sesaat setelah ada permintaan dari pengguna sehingga proses untuk mengunduh sebuah file yang memerlukan waktu cukup lama dapat dihindari. Saat proses streaming audio berlangsung, maka akan terbentuk sebuah buffer di komputer client. Buffer adalah area memori yang menyimpan data ketika sedang dipindahkan antara dua perangkat atau antara perangkat dan aplikasi. Data audio yang di stream, akan diunduh ke dalam buffer yang telah terbentuk pada komputer client. Dalam waktu sangat singkat, buffer akan terisi penuh dan file video – audio akan dijalankan secara otomatis oleh sistem. Sistem akan membaca informasi dari buffer dan tetap mengunduh data file audio, sehingga proses streaming tetap berlangsung. Untuk mendistribusikan layanan atau content yang telah ditetapkan oleh admin dalam melayani permintaan atau requst dari client maka dibutuhkan streaming server yang bertanggung jawab untuk mengelola semua aktivitas streaming. Konten multimedia (data stream) yang dikirimkan oleh server kemudian akan ditampilkan atau direpresentasikan oleh media player. Player dari halaman web akan diaktifkan oleh file-file khusus yang disebut metafile, yang berisi keterangan dari data stream. Data stream tersebut akan diunduh oleh web browser dan akan diteruskan ke media player yang tepat untuk merepresentasikannya.
2.2. Perangkat Lunak Sebagai Pendukung Perancangan Audio Streaming 2.2.1. Shoutcast Shoutcast adalah sistem multiplatform yang berfungsi sebagai media audio streaming melalui internet, dikembangkan oleh Nullsoft. Perangkat lunak ini menggunakan konten audio digital, terutama dalam format MP3 atau AAC untuk audio encoding dan protokol Hyper Text Transport Protocol (HTTP) atau multicast untuk transmisi.
4
Shoutcast menggunakan model client-server, dengan masing-masing komponen berkomunikasi melalui protokol jaringan yaitu data audio atau video yang berbaur dengan metadata seperti judul lagu dan nama stasiun. Menggunakan HTTP sebagai protokol transport. Shoutcast server and client tersedia untuk FreeBSD, Linux, Mac OS X, Microsoft Windows, dan Solaris. Untuk versi klien saja hanya ada pada Android, Blackberry OS, iOS (iPad, iPhone), Palm OS, dan webOS (Radio Hibiki), PlayStation Portable, Windows Mobile, Symbian S60 dan UIQ, Nintendo DS (DSOrgnize), dan Wii. 2.2.2.
Icecast Icecast adalah perangkat lunak server yang digunakan untuk multimedia streaming.
Icecast saat ini dapat mendukung Ogg, Opus, WebM, dan MP3 audio stream. Icecast dapat digunakan untuk membuat sebuah stasiun radio internet atau jukebox pribadi dan banyak hal diantaranya. Icecast sangat fleksibel sehingga format-format baru dengan mudah dapat ditambahkan dan mendukung standar terbuka untuk komunikasi dan interaksi. Icecast didistribusikan di bawah GNU GPL, versi 2. Icecast memiliki dukungan untuk streaming audio stream secara simultan – setiap aliran mempunyai mount point dimana klien dapat mengakses, biasanya melalui jaringan URL. Radio streaming berbasis Icecast bisa didengarkan melalui web player tanpa perlu tambahan plugins apapun selain flash.
2.2.3. SAM Broadcaster SAM broadcaster adalah sebuah aplikasi penyiaran audio / radio internet oleh spacial, pencipta perangkat lunak otimatisasi radio terkemuka dan solusi audio lainnya. Fiturfitur yang dimiliki oleh SAM broadcaster adalah fungsi mixing, statistik pendengar secara real time, dan dapat mengalirkan (stream) file-file audio ke server streaming yang populer seperti Icecast (v1 dan v2), Shoutcast (v1 dan v2), Streancast, P2P Streamer, Windows Media, dan Live365.
2.2.4.
Winamp Winamp adalah perangkat lunak freeware atau shareware buatan Nullsoft yang
berfungsi sebagai pemutar audio. Akan tetapi, dengan plug-in yang tepat kita dapat mengubah fungsi Winamp menjadi program multiguna seperti mendengarkan radio, bertukar musik di internet, dan menonton televisi secara online. Ada banyak file audio yang didukung oleh Winamp, antara lain : MP3, OGG, AAC, WAV, MOD, XM, S3M, IT, MIDI.
5
2.2.5.
Encoder (Penyandi) Encoder adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengubah sinyal seperti data atau
bitstream ke dalam bentuk yang dapat diterima untuk transmisi atau penyimpanan data. Pada umumnya pengaturan encoder dilakukan dengan suatu algoritma tertentu, terutama jika ada bagian yang berupa digital. Pada pengerjaan skripsi ini, pengaturan encoder terdapat pada fitur yang disediakan oleh aplikasi broadcaster yang digunakan yaitu SAM broadcaster dan diatur pada angka 24 Kbps, 48 Kbps, 96 Kbps, dan 128 Kbps.
2.2.6. Firebird Database Firebird (juga disebut FirebirdSQL) adalah sistem manajemen basisdata relasional yang menawarkan fitur-fitur yang terdapat dalam standar ANSI SQL-99 dan SQL-2003. RDBMS ini berjalan baik di Linux, Windows, maupun pada sejumlah platform Unix. Firebird di diarahkan dan di-maintain oleh FirebirdSQL Foundation yang merupakan turunan dari Interbase versi open source milik Borland. Modul-modul kode baru ditambahkan pada Firebird dan berlisensi di bawah Initial Developer’s Public License (IDPL), sementara modul-modul aslinya dirilis oleh Inprise berlisensi di bawah InterBase Public License 1.0. Kedua lisensi tersebut merupakan versi modifikasi dari Mozilla Public License 1.1.Namun dalam perkembangannya, Interbase yang komersial di-bundle oleh Borland menjadi Phoenix, sedangkan Firebird adalah interbase yang dikembangkan oleh komunitas Open Source, sehingga menjadikannya sebagai produk Database Server yang FREE. Open source DBMS ini dimotori oleh para developer Interbase 6.x open-source. Kelebihan Firebird adalah memiliki user base kecil namun aktif, merupakan DBMS yang relatif matang untuk digunakan, dan tujuannya menetapkan peletakan kembali Oracle dan SQL server dalam aplikasi komersil, memiliki user-base yang loyal, dan merupakan produk yang bagus. Kelemahan Firebird adalah replication engine (walaupun Firebird memiliki fitur lanjutan, yang menjaga identical copy dari live database), open source-nya terlihat tidak matang, atau terintegrasi ke dalam Firebird code utama, Firebird development relatif lambat.
2.2.7.
MySQL MySQL adalah sebuah server database terkenal yang digunakan untuk berbagai
aplikasi terutama untuk server atau membuat web. MySQL bersifat open source pada berbagai platform, kecuali untuk jenis enterprise yang bersifat komersial. MySQL 6
menggunakan SQL (Structured Query Language) sebagai bahasa dasar untuk mengakses database dan umumnya digunakan bersamaan dengan PHP untuk pembuatan aplikasi server yang dinamis. MySQL termasuk jenis aplikasi RDBMS (Relational Database Management System) yang didistribusikan secara gratis di bawah lisensi General Public License (GPL). Itulah sebabnya, istilah tabel, baris, dan kolom digunakan pada MySQL. Pada MySQL, sebuah database memiliki satu atau sejumlah tabel. Satu tabel terdiri dari beberapa baris dan satu baris mengandung satu atau sejumlah kolom. MySQL memiliki beberapa keistimewaan, antara lain : - Portabilitas. MySQL dapat berjalan stabil pada berbagai sistem operasi seperti Windows, Linux, FreeBSD, Mac OS X server, Solaris, Amiga, dan masih banyak lagi. - Perangkat lunak sumber terbuka (open source). MySQL didistribusikan secara open source sehingga dapat digunakan secara gratis. - Multi-user. MySQL dapat digunakan oleh beberapa pengguna dalam waktu yang bersamaan tanpa mengalami masalah atau konflik. - Performance tuning. MySQL memiliki kecepatan yang cukup tinggi dalam menangani query sederhana, dengan kata lain dapat memproses lebih banyak SQL per satuan waktu. - Ragam tipe data. MySQL memiliki ragam tipe data yang sangat banyak, seperti signed / unsigned integer, float, double, char, text, date, timestamp, dan lain-lain. - Perintah dan fungsi. MySQL memiliki operator dan fungsi secara penuh yang mendukung perintah select dan where dalam perintah (query). - Keamanan. MySQL memiliki beberapa lapis keamanan seperti password yang terenkripsi. - Skalabilitas dan pembatasan. MySQL mampu menangani basis data dalam skala besar, dengan jumlah record lebih dari 50 juta dan 60 ribu tabel serta 5 milyar baris. Selain itu batas indeks yang dapat ditampung mencapai 32 indeks pada tiap tabelnya. - Konektivitas. MySQL dapat melakukan koneksi dengan klien menggunakan protokol TCP/IP, Unix soket (Unix), atau NT. - Lokalisasi. MySQL dapat mendeteksi pesan kesalahan pada klien dengan menggunakan lebih dari 20 bahasa. Meskipun demikian, bahasa Indonesia belum termasuk di dalamnya. - Antarmuka. MySQL memiliki antarmuka (interface) terhadap berbagai aplikasi dan bahasa pemrograman dengan menggunakan fungsi Application Programming Inteface (API). - Klien dan peralatan. My SQL dilengkapi dengan berbagai tool yang dapat digunakan untuk administrasi basis data, dan pada setiap peralatan yang ada disertakan petunjuk online. 7
- Struktur tabel. MySQL memiliki struktur tabel yang lebih fleksibel dalam menangani Alter Table, dibandingkan basis data lainnya semacam PostgreSQL ataupun Oracle. 2.2.7.
Wireshark Wireshark adalah sebuah free software atau aplikasi network analyzer atau
penganalisa jaringan yang biasa digunakan oleh network administrator untuk menganalisa kinerja suatu jaringan termasuk protokol di dalamnya. Penganalisa kinerja jaringan dapat melingkupi beberapa hal, mulai dari proses menangkap paket-paket data beserta semua informasi yang detail di paket data tersebut, sampai pada digunakan pula untuk sniffing (memperoleh informasi penting seperti password email,dll). Tujuan dari monitoring dengan wireshark adalah : - Memecahkan masalah jaringan. - Memeriksa keamanan jaringan. - Men-debug implementasi protokol. - Mempelajari protokol jaringan internal. Beberapa fitur dan kelebihan aplikasi Wireshark adalah : - Tersedia untuk Windows dan Linux. - Menangkap atau capture paket data secara langsung dari sebuah network interface. - Mampu menampilkan informasi yang sangat detail mengenai hasil capture paket data tersebut. - Dapat melakukan import dan export hasil capture dari atau ke perangkat lain. - Pencarian paket data dengan berbagai macam kriteria filter. - Dapat membuat berbagai macam tampilan statistika.
2.3. Internet Protocol (IP) Protokol adalah sekumpulan tatacara yang harus diikuti agar suatu terminal dapat saling berkomunikasi dengan terminal lainnya untuk melakukan pekerjaan dalam suatu sistem yang sama. IP merupakan protokol yang dapat digunakan untuk berkomunikasi dalam suatu jaringan yang terinterkoneksi baik Local Area Network (LAN) maupun Wide Area Network (WAN). IP termasuk layer ke-3 pada protokol jaringan yang terdiri dari informasi pengalamatan dan beberapa kontrol yang memungkinkan suatu data dirutekan. Layanan yang ditawarkan oleh protokol IP antara lain : - IP menawarkan layanan sebagai protokol antar jaringan (internetwork), karena itulah IP juga sering disebut sebagai protokol yang bersifat routable. Penyampain paket antar 8
jaringan (umumnya disebut sebagai proses routing), dimungkinan karena adanya alamat jaringan tujuan dalam bentuk alamat IP. Selain itu, IP juga mengijinkan pembuatan sebuah jaringan yang cukup besar, yang disebut sebagai IP internetwork, yang terdiri atas dua atau lebih jaringan yang dihubungkan dengan menggunakan router berbasis IP. - IP mendukung banyak protokol klien, karena memang IP merupakan “kurir” pembawa data yang dikirimkan oleh protokol-protokol lapisan yang lebih tinggi dibandingkan dengannya. Contoh dari protokol-protokol lapisan yang lebih tinggi dibandingkan IP adalah Internet Control Management Protocol (ICMP), Internet Group Management Protocol (IGMP), User Datagram Protocol (UDP), dan Transmission Control Protocol (TCP). - IP mengirimkan data dalam bentuk datagram, karena memang IP hanya menyediakan layanan pengiriman data secara connectionless serta tidak andal (unreliable) kepada protokol-protokol yang berada lebih tinggi dibandingkan dengan protokol IP. Pengiriman data secara connectionless berarti tidak perlu ada negosiasi koneksi (handshaking) sebelum mengirimkan data dan tidak ada koneksi yang harus dibuat atau dipelihara dalam lapisan ini. Unreliable berarti IP akan mengirimkan paket tanpa proses pengurutan dan tanpa acknowledgement ketika pihak yang akan dituju telah diraih. - Bersifat independen dari lapisan antarmuka jaringan, karena IP memang didesain agar mendukung banyak komputer dan antarmuka jaringan. IP bersifat independen terhadap atribut lapisan fisik, seperti halnya pengabelan, pensinyalan, dan bit rate. Selain itu, IP juga besifat independen terhadap atribut lapisan data link seperti halnya mekanisme Media Access Control (MAC), pengalamatan MAC, serta ukuran frame terbesar. IP menggunakan skema pengalamatannya sendiri, yang disebut sebagai IP address, yang merupakan bilangan 32-bit dan independen terhadap skema pengalamatan yang digunakan dalam lapisan antarmuka jaringan. - Untuk mendukung ukuran frame terbesar yang dimiliki oleh teknologi lapisan antarmuka jaringan yang berbeda-beda, IP dapat melakukan pemecahan terhadap paket data ke dalam beberapa fragmen sebelum diletakkan di atas sebuah saluran jaringan. - Dapat diperluas dengan menggunakan fitur IP Options dalam header IP. Fitur yang dapat ditambahkan contohnya adalah kemampuan untuk menentukan jalur yang harus diikuti oleh datagram IP melalui sebuah internetwork IP. Paket-paket data dalam protokol IP dikirimkan dalam bentuk datagram. Sebuah datagram IP terdiri atas header IP dan muatan IP (payload), sebagai berikut :
9
- Header IP : ukuran header IP bervariasi, yakni berukuran 20 hingga 60 byte, dalam penambahan 4-byte. Header IP mendukung dalam pemetaan jaringan (routing), identifikasi muatan IP, ukuran header IP dan datagram IP, dukungan fragmentasi, dan juga IP Options. - Muatan IP : ukuran muatan IP juga bervariasi, yang berkisar dari 8 byte hingga 65515 byte. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa IP memiliki beberapa fungsi, antara lain : - Mendefinisikan datagram, yang merupakan unit transmisi elementer di internet. - Mendefinisikan skema pengalamatan internet. - Melewatkan data antara Network Access Layer dan Host-host Transport Layer. - Routing datagram ke remote host. - Menjalankan fragmentasi dan penyusunan kembali datagram. 2.4. Sistem Transmisi Unicast, Broadcast, dan Multicast pada Proses Streaming Transmisi adalah proses pengiriman atau pengangkutan informasi dari satu titik ke titik yang lain dalam suatu jaringan. Dalam proses streaming, sistem transmisi dibagi menjadi 3 cara yaitu : 2.4.1.
Unicast Unicast adalah jenis transmisi dimana informasi dikirim hanya dari satu pengirim ke
satu penerima. Dengan kata lain, transmisi Unicast dilakukan antara satu-ke-satu node (point to point). Transmisi Unicast bekerja pada Transmission Control Protocol (TCP), contohnya http, smtp, telnet, ssh, dan pop3 dimana permintaan informasi diarahkan dari satu pengirim ke satu penerima di ujung lainnya. Unicast menggunakan sebuah metode pengiriman data dimana data dikirimkan pada satu titik lokasi yang jelas, dan setiap titik lokasi yang menerima kemudian mengirimkan laporan penerimaan kepada pengirim. Disini, kualitas pengiriman data dapat dijamin, karena setiap kegagalan pengiriman akan diketahui oleh pengirim sehingga dapat melakukan pengiriman ulang. Sistem transmisi unicast masih menjadi bentuk transmisi utama yang digunakan pada jaringan LAN ataupun internet. 2.4.2.
Broadcast Broadcast adalah jenis transmisi dari satu pengirim ke banyak penerima dalam
seluruh jaringan yang terkoneksi (one to many). Jika sebuah host pengirim yang hendak mengirimkan paket data dengan tujuan alamat broadcast, maka semua node yang terdapat di 10
dalam segmen jaringan tersebut akan menerima paket data tersebut dan memprosesnya. Berbeda dengan alamat IP unicast atau alamat IP multicast, alamat IP broadcast hanya dapat digunakan sebagai alamat tujuan saja, sehingga tidak dapat digunakan sebagai alamat sumber. Broadcast menggunakan sebuah metode pengiriman data dimana data dikirimkan ke banyak titik sekaligus, tanpa melakukan suatu pengecekan apakah titik tersebut siap atau tidak, atau tanpa memperhatikan apakah data itu sampai atau tidak. Contoh penggunaan sistem transmisi broadcast adalah siaran radio dan televisi. Dimana stasiun siaran melakukan siaran secara terus-menerus tanpa mempedulikan apakah ada pesawat radio ataupun televisi yang memonitor siaran tersebut. 2.4.3.
Multicast Multicast adalah transmisi dari satu pengirim ke banyak penerima yang terdapat
dalam satu grup tertentu (one to group), sehingga setiap penerima akan mendapatkan stream yang sama. Dalam sebuah intranet yang memiliki alamat multicast Ipv4, sebuah paket data yang ditujukan ke sebuah alamat multicast akan diteruskan oleh router ke sub jaringan dimana terdapat host-host yang sedang berada dalam kondisi “listening” terhadap lalu lintas jaringan yang dikirimkan ke alamat multicast tersebut. Dengan cara ini, alamat multicast menjadi cara yang efisien untuk mengirimkan paket data dari satu sumber ke beberapa tujuan untuk beberapa jenis komunikasi. Multicast menggunakan metode yang hampir sama dengan broadcast, dimana data dikirimkan ke banyak titik penerima sekaligus, namun perbedaannya adalah titik tujuan dikelompokkan berdasarkan grup-grup tertentu melalui alamat grupnya. Hal ini akan mengakibatkan pengiriman menjadi lebih efektif dibandingkan sistem transmisi broadcast dan dapat diterima jauh lebih banyak dibandingkan sistem transmisi unicast.
2.5. Quality of Service (QoS) untuk Audio Streaming Quality of Service (QoS) didefinisikan sebagai suatu pengukuran tentang seberapa baik suatu jaringan dan merupakan suatu usaha untuk mendefinisikan karakteristik dan sifat dari suatu layanan. QoS dapat sebagai acuan pada kemampuan jaringan untuk menyediakan layanan yang lebih baik pada trafik jaringan tertentu melalui teknologi yang berbeda-beda. Tujuan dari QoS adalah untuk memenuhi kebutuhan-kebutuhan layanan yang berbeda, yang menggunakan infrastruktur yang sama. QoS menawarkan kemampuan untuk mendefinisikan atribut-atribut layanan yang disediakan, baik secara kualitatif maupun kuantitatif.
11
QoS sebagai bentuk suatu ukuran atas tingkatan layanan yang disampaikan ke klien. Dimana inti dari proses streaming yaitu pengiriman harus tiba di tujuan dengan tepat tanpa adanya gangguan. Dan untuk menentukan QoS pada radio streaming di penulisan skripsi ini menggunakan empat parameter yaitu delay, jitter, packet loss, dan throughput. 2.5.1.
Delay (waktu tunda) Delay disebut juga waktu tunda merupakan akumulasi berbagai waktu tunda pada
saat pengiriman data dari sumber ke tujuan. Delay dapat dipengaruhi oleh jarak media fisik, kongesti atau juga waktu proses yang lama. Delay mempengaruhi QoS karena waktu tunda menyebabkan suatu paket lebih lama mencapai tujuan. ITU-T G.114 merekomendasikan delay tidak lebih besar dari 150 ms untuk berbagai aplikasi, dengan batas 450 ms untuk komunikasi suara yang masih dapat diterima. Rekomendasi tersebut ditunjukkan pada Tabel 2.1 sebagai berikut : Tabel 2.1. Rekomendasi ITU-T G.114 untuk delay
2.5.2.
Kategori
Besar delay
Sangat baik
<150 ms
Baik
150 ms s/d 300 ms
Buruk
300 ms s/d 450 ms
Sangat buruk
>450 ms
Packet Loss (Paket Hilang) Packet loss merupakan sejumlah paket data yang mengalami kegagalan untuk
mencapai tujuan dari paket data tersebut dikirimkan. Paket loss menjadi penyebab utama pelemahan audio dan video pada multimedia streaming. Packet loss dapat disebabkan oleh pembuangan paket di jaringan (network loss) atau pembuangan paket di gateway atau terminal sampai kedatangan akhir (late loss). Network loss secara normal disebabkan oleh kemacetan (router buffer overflow), perubahan rute secara seketika, kegagalan link, dan lossy link seperti saluran nirkabel. Kemacetan atau kongesti pada jaringan merupakan penyebab utama dari packet loss. Ketika packet loss besar maka dapat diketahui bahwa jaringan sedang sibuk atau terjadi overload. Packet loss mempengaruhi kinerja jaringan secara langsung. Berikut persamaan 1 untuk perhitungan packet loss dan Tabel 2.2 menunjukkan kategori packet loss pada audio streaming berdasarkan hasil rekomendasi ITU-T G.114 :
12
packet loss =
× 100%
.....[1]
Tabel 2.2. Rekomendasi ITU-T G.114 untuk packet loss
2.5.3.
Kategori
Packet Loss Ratio
Sangat baik
0%
Baik
3%
Buruk
15%
Sangat buruk
25%
Jitter (Variasi Waktu Tunda) Jitter adalah jumlah variasi waktu kedatangan paket-paket yang dikirimkan secara
terus-menerus dari satu terminal sumber (source) ke terminal tujuan (destination) pada jaringan IP. Biasanya disebut juga dengan istilah standar deviasi. Jitter dapat disebabkan oleh kurangnya kapasitas jaringan, kemacetan paket (congestion), perubahan rute paket, beban trafik, variasi ukuran paket, dan waktu tunda pemrosesan. Semakin besar beban trafik dalam suatu jaringan akan menyebabkan semakin besar pula peluang terjadinya kemacetan paket. Dengan demikian, nilai variasi waktu tunda akan semakin meningkat dan nilai QoS akan semakin menurun. Berikut persamaan 2 untuk perhitungan jitter dan Tabel 2.3 di bawah ini menunjukkan standar nilai variasi waktu tunda yang mempengaruhi kualitas layanan radio streaming menurut rekomendasi ITU-T G.114 :
jitter =
.....[2]
Tabel 2.3. Rekomendasi ITU-T G.114 untuk jitter Kategori
Jitter
Sangat bagus
0 ms
Bagus
0 ms s/d 75 ms
Sedang
76 ms s/d 125 ms
Buruk
126 ms s/d 225 ms
13
2.5.4.
Throughput Throughput adalah kecepatan (rate) transfer data efektif, yang diukur dalam satuan
bit per second (bps). Throughput merupakan jumlah total kedatangan paket yang sukses diamati pada terminal tujuan (destination) selama interval waktu tertentu dibagi oleh durasi interval waktu tersebut. Jumlah pekerjaan yang dapat diselesaikan dalam satu unit waktu radio. Dalam sasaran penjadwalan proses, throughput diartikan dengan memaksimalkan jumlah pekerjaan (job) yang diproses per satu interval waktu. Jadi, lebih tinggi angka throughput, lebih banyak kerja yang dilakukan sistem. Berikut adalah persamaan 3 perhitungan untuk mencari throughput dan persamaannya :
throughput =
.....[3]
14
